機器人智能恐龍

仿生恐龍

“智能仿生恐龍機器人關鍵技術研究及應用示范”項目

(計劃編號 2016GFW0136)于2015 年 11 月申報,2016 年經 省財政廳、省科技廳川財建【2016】43 號文批準立項,項目 總投資200 萬元,其中財政專項補助經費100 萬元,自籌匹 配經費100 萬元。項目起止時間為 2016 年 1 月至 2017 年12 月。

該項目的承擔單位為自貢恐龍博物館,項目協作單位為 成都電子科技大學機器人研究中心和自貢恐龍博物館旅游服務公司。項目實施1年多來,工作推進順利,任務完成情況良好,該項目申報內容與具體實施內容相符、切實可行, 申報目標合理可行,資金使用合規合法。

該項目主要目標任務包括:圍繞仿生機器人的前沿技 術,攻克擬恐龍化的仿生機構設計技術、仿生恐龍機器人系 統控制技術、仿生動作規劃與控制技術等;研制仿生恐龍1具,小型智能恐龍1種,其他文創產品5種,逐步探索創意恐龍文化產品的批量生產、銷售模式,力爭成為恐龍文化創意的拳頭產品;直接提升自貢恐龍博物館的吸引力,提升文化創意產業,促進游客數量明顯增加,赴外商展競爭力顯著增強,文創產品品質提升,并形成多元化網絡銷售平臺,文創效益顯著增長。通過本項目的實施,應用機器人技術、新材料技術和智能化技術等高新技術研制仿生恐龍,推動高新技術與恐龍文化產業的融合,推動恐龍產品及其衍生品產業化和規模化,帶動恐龍行業發展,提高經濟和社會效益。

項目組織實施情況

1、項目由自貢恐龍博物館作為牽頭單位,由自貢恐龍

博物館研究館員彭光照、成都電子科技大學機器人研究中心 程洪教授作為項目負責人。成立了由自貢恐龍博物館、電子科技大學機器人研究中心、自貢恐龍博物館旅游服務公司三家單位的相關科研、技術、管理人員共 10 人組成的項目課題組。

2、項目批準后,自貢恐龍博物館完成了項目任務書編制,并報經省科技廳批準。由牽頭單位分別與兩家參與單位簽署了正式合作協議。對三家參與單位承擔的任務進行了分解;制定了工作進度安排;完成了資金分配和資金撥付;

3、項目實施采取分工協作的方式。牽頭單位自貢恐龍博物館負責項目總體進度把控和工作協調。三家單位分別根據各自的工作任務,按統一的進度安排分別組織實施。

4、建立了項目工作微信群,進一步加強了信息溝通和 資料共享。

5、在實施過程中,三家單位配合緊密,先后開展實地考察、會議座談、共同舉辦學術研討等活動 10 多次。確保了項目實施進展順利,不走彎路,高效務實。

6、三家單位分別管理按照任務書所分配的專項資金和

配套資金,由自貢恐龍博物館監督資金的使用進度和要求。

目前,該項目實施進展順利,各項技術任務正在推進之

中,截止目前完成的主要工作如下:

1、恐龍基礎性研究方面,開展課題研究兩項;組織開 展了多項野外化石調查工作,包括:四川盆地恐龍化石資源 調查和研究;四川會理、廣元、巴中、達州、馬邊、重慶綦 江等地恐龍化石和恐龍足跡化石合作項目野外調查;由國家 古生物化石專家委員會倡導、自貢恐龍博物館牽頭組織的 “南方絲綢之路化石科考”;兩年來共發表恐龍足跡與行走 方式等基礎性研究學術論文11 篇,其中 SCI 論文 5 篇。


 

 2、智能仿生恐龍關鍵共性技術研發方面。

仿真建模已完成各個關節的力學仿真,完成了行走時各

個關節部分的受力情況,為機構設計等提供了基礎數據;控 制部分建模基于 Adams&Simulink 完成了靜步態以及重心的

控制算法的驗證后,基于仿真數據支撐現有的機構力學數據 計算,以及電機等關鍵組件的選型。步態方面完成簡單的系 統搭建及仿真,完成行走的仿真。

主體機構設計機構部分采用輕量化設計,根據恐龍實際

尺寸完成整體機構設計,從仿生學的角度分析恐龍內部骨骼 結構,形成仿生的內部框架機構。當前版本為 V3 版本,去除了腰部自由度, 增大滾珠絲杠導程提高了響應速度, 優化腿部結構布置減輕整體質量, 開放4 個yaw自由度,優化減少了間隙等。

硬件方面實現了硬件設計的模塊化,機器人物理環境感

知方式的增加以及通信協議的功能完善,提高了硬件系統的整體穩定性。

軟件部分,完成整體系統構架、軟件平臺、調試 UI、數據可視化以及功能展示 DEMO 等相關工作。

控制部分利用擺動腿軌跡與CoG 軌跡的設計與優化,以

及整個步態時序邏輯狀態機的設計,已經實現前進步態、后 退步態,以及前進后退之間的切換;穩態控制已經實現在關 節曲線設計的過程中,對關節軌跡的速度進行控制,保證起 始和結束階段速度和加速度都為零,提高系統穩態。

3、智能仿生恐龍外形制作

完成了對仿生恐龍外形的選定;根據恐龍身體結構并結

合內部構造、重量等因素,對身體個部位的所有尺寸進行了 設計標定;完成了外形制作材料的比對、試驗和選定;試制 了仿生恐龍模型;完成了仿生恐龍頭、脖頸、尾部的制作, 并與核心控制部分進行了匹配和調試。

4、文創產品開發

恐龍文創產品開發方面,基于自貢恐龍吉祥物形象, 2016—2017 年開發系列文創產品8 種,其中 2 種已投放市場 銷售,6 種恐龍衍生文創產品已經全部打樣完畢,其中 3 種 文創產品已打出實物,在進行市場調查;剩余 3 種文創產品 實物將在黃金周期間做市場調查,根據觀眾需求和喜愛度, 做修改調整。

產品一:鉆石顆粒積木(川川)

 

產品二:侏羅紀大冒險 AR 恐龍卡。該產品引入了當前 最新的AR 增強現實互動技術。通過 AR 互動技術,不僅可以 看到立體 3D模型,還可以與 3D 恐龍進行互動合影分享至朋 友圈,并通過語音聆聽物種的科學知識。

 

產品三:卡通玩具類

項目實施以來,經過三方的合作研究,先后解決了 恐龍行走步態、整體平衡、整體集成等多項技術問題,撰寫 學術論文 10 余篇,申報專利 3 項,目前項目已進入收尾階段。

項目實施以來,促進了仿真恐龍制造領域的技術變革。在本項目啟動以后,一些仿真恐龍制造企業受到帶動, 也開始探索仿真恐龍的智能化發展途徑。本項目的建設及成果將在結題后發揮持續性的引領作用。將有力地提升自貢恐龍產品的競爭能力和科技服務水平,帶動恐龍行業的技術升級和產業發展。還將有力提升恐龍機器人的科技創新能力, 有力推動機器人設計制作業、恐龍產品材料業的發展。

相關恐龍文創產品開發加速推進,部分產品已經投放市場并取得一定的效益。其中,AR卡在全國博物館數字化委會年會上予以推廣。

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